Список тематических статей

Водоэмульсионные краски

Воднодисперсионные краски, латексные краски, эмульсионные краски, суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях (латексах) пленкообразователей.

Водные эмульсии последних получают главным образом эмульсионной полимеризацией соответствующих мономеров (синтетические латексы), а также диспергированием пленкообразователей в воде (так называемые искусственные латексы).

В состав водоэмульсионных красок входят обычно 10-15 компонентов, в том числе (% по массе): 40-60%-ная водная дисперсия пленкообразователя 35-40; пигменты и наполнители 30-37; пластификатор 0-7; функциональные добавки 2-6. Содержание в водоэмульсионных красках сухого остатка 50-60%.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ КРАСОК

Наиболее распространенные пленкообразователи Водоэмульсионных красок:

1) сополимеры акрилатов (акрилатные водоэмульсионные краски).

2) Поливинилацетат или сополимеры винилацетата с небольшими количествами акрилатов, алкилмалеинатов, этилена и других (поливинилацетатные водоэмульсионные краски).

3) Сополимеры стирола с бутадиеном, метакриловой кислотой и другими (стирол-бутадиеновые водоэмульсионные краски).

Ограниченно применяют также искусственные латексы нитратов целлюлозы, эпоксидных, алкидных, полиэфирных смол, полиуретанов и другие.

Ассортимент пигментов и наполнителей для водоэмульсионных красок ограничен специфическими требованиями (минимальное содержание водорастворимых примесей, достаточная гидрофильность и прочих).

Чаще всего изготовляют белые водоэмульсионные краски; цветные краски получают добавлением в белые подцветочных (колеровочных) паст. Предельное количество пигментов и наполнителей составляет обычно 75-85% от критического объемного содержания пигмента, или пигментоемкости, – безразмерной величины, характеризующей максимальную плотность «упаковки» пигмента в монолитной пленке.

Функциональные добавки в водоэмульсионные краски:

Эмульгаторы (дифильные ПАВ и другие); диспергаторы пигментов и наполнителей (например, гексаметафосфат натрия); загустители (эфиры целлюлозы, сополимеры метакриловой кислоты); вещества, придающие структурную вязкость и тиксотропность (бентонит, аэросил); консерванты, предохраняющие покрытие от образования плесени и бактериального разложения (пентахлорфенолят натрия); пеногасители (например, кремнийорг. жидкости); вещества, придающие дисперсии устойчивость к коагуляции при повторных циклах замораживание – оттаивание (например, высшие спирты, водорастворимые олигомеры); ингибиторы коррозии защищаемой поверхности (NaNO₂, C₆H₅COONa).

Один из важных показателей дисперсий, характеризующий область применения, в частности их пригодность для водоэмульсионных красок естественность сушки, – минимальная температура пленкообразования. Ниже этой температуры, лежащей вблизи температуры стеклования полимера, дисперсия не образует монолитных пленок, а водоэмульсионные краски – покрытий с высокими твердостью, адгезией и износостойкостью.

Хотя минимальная температура, рекомендуемая для нанесения водоэмульсионных красок на поверхность, составляет ~5^oС, для получения красок часто используют дисперсии с более высокой минимальной температурой пленкообразования. Снижение последней достигается введением в состав водоэмульсионных красок низкомолекулярных пластификаторов (например, дибутилфталата) или модификаторов (синтетических олигомеров), а также так назывемых коалесцирующих добавок – летучих пластификаторов (например, моноэтиловых эфиров этилен- или диэтиленгликоля), высших спиртов.

Основное достоинство водоэмульсионных красок – отсутствие в них органических растворителей. Это обусловливает не токсичность водоэмульсионных красок, взрыво- и пожаробезопасность процессов их приготовления и нанесения, относительно невысокую стоимость.

Недостаток некоторых водоэмульсионных красок – неприятный запах, связанный с присутствием в них остаточного мономера. При длительном хранении водоэмульсионные краски, особенно выше 30°С или ниже 0°С, возможны образование плотных осадков пигментов или коагуляция дисперсной фазы (то есть необратимая порча водоэмульсионных красок).

Технология получения водоэмульсионных красок включает:

1) Приготовление водного раствора диспергатора и других добавок.

2) Диспергирование в этом растворе пигментов и наполнителей (операция может вызвать затруднения из-за плохой смачиваемости большинства пигментов водой).

3) Смешение пигментной пасты с водной дисперсией пленкообразователя.

Операции 2 и 3 осуществляют на таком же оборудовании, что и при получении эмалей. В случае приготовления некоторых эпоксидных водоэмульсионных красок суспензию пигмента в олигомере эмульгируют в водном растворе отвердителя непосредственно перед использованием краски.

Водоэмульсионные краски для окраски строительных объектов наносят главным образом при помощи валика, а также распылением или кистью. Сушат покрытия чаще всего на воздухе; продолжительность выдержки перед нанесением следующего слоя не более 2 часов, время полного высыхания не более 24 часов. Покрытие формируется в результате испарения воды и слипания частиц полимера с образованием сплошной фазы.

На основе акриловых латексов, а также дисперсий эпоксидных и алкидных смол, сополимеров, синтезированных с применением небольших количеств (3-10%) метакриловой кислоты, акриламида, винилйиридина и других, изготовляют водоэмульсионные краски промышленного назначения, образующие термоотверждаемые покрытия с хорошей адгезией к металлу. Такие водоэмульсионные краски наносят, например, валковым методом или электроосаждением и сушат при 80-180°С; на основе стирол-бутадиеновых латексов получают грунтовочные противокоррозионные композиции, наносимые химоосаждением.

Покрытия естественной сушки с наилучшими свойствами образуют акрилатные водоэмульсионные краски. Поливинилацетатные покрытия недостаточно водостойки, стирол-бутадиеновые склонны к загрязнению и потемнению под действием солнечного излучения. По комплексу защитных и механических свойств покрытия, образуемые водоэмульсионными красками, уступают эмалевым.

Водоэмульсионные краски применяют главным образом в строительстве, на транспорте, в промышленности и в быту для получения защитно-декоративных и противокоррозионных покрытий. Акрилатными водоэмульсионными красками окрашивают фасады зданий, деревянные надстройки судов и другие. Поливинилацетатными и стирол-бутадиеновыми – преимущественно интерьеры. Термоотверждаемые водоэмульсионные краски используют также как противокоррозионные грунтовки по металлу. Некоторыми водоэмульсионными красками окрашивают натуральную и искусственную кожу, деревянную мебель.

Доля водоэмульсионных красок в лакокрасочной продукции промышленно развитых стран составляет около 30%.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОКРЫТИЙ, ОБРАЗУЕМЫХ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫМИ КРАСКАМИ

Основные пути улучшения свойств и расширения ассортимента водоэмульсионных красок:

Применение новых сополимеров, преимущественно акрилового ряда, в том числе содержащих реакционноспособные звенья; создание эффективных функциональных добавок. Модифицирование синтетических латексов водоразбавляемыми олигомерами, окислителями и другими; создание новых искусственных латексов.

Гладкова Наталья